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Title:
STEEL CORD FOR REINFORCEMENT OF RUBBER PRODUCT AND PNEUMATIC TIRE USING SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/151127
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a steel cord for reinforcement of a rubber product that improves the cord strength by preventing the occurrence of advance breaking of the outermost layer filaments of the steel cord having a multitwisted structure, and a pneumatic tire which uses the same as a reinforcing material. The steel cord for reinforcement of a rubber product has a multitwisted structure formed by twisting multiple strands having a layer-twisted structure of multiple twisted steel filaments, with the ratio dc/ds of the diameter dc of outermost layer sheath filaments which form the outermost layer sheath of the core strands and the diameter ds of outermost layer sheath filaments which form the outermost layer sheath of the sheath strands being 1.05-1.25.

Inventors:
KUDO Eiji (800 Shimonakano, Nasushiobara-Sh, Tochigi Tochigi 46, 〒3293146, JP)
Application Number:
JP2009/060804
Publication Date:
December 17, 2009
Filing Date:
June 12, 2009
Export Citation:
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Assignee:
BRIDGESTONE CORPORATION (10-1, Kyobashi 1-chome Chuo-k, Tokyo 40, 〒1048340, JP)
株式会社ブリヂストン (〒40 東京都中央区京橋1丁目10番1号 Tokyo, 〒1048340, JP)
International Classes:
D07B1/06; B60C9/00
Domestic Patent References:
WO2001034900A12001-05-17
Foreign References:
JP2007107136A2007-04-26
JP2002030586A2002-01-31
JP2002339277A2002-11-27
JP3439329B22003-08-25
JP3709551B22005-10-26
JPS6434900A1989-02-06
JP2005248373A2005-09-15
Other References:
See also references of EP 2298986A4
Attorney, Agent or Firm:
HONDA Ichiro (6th Floor, Ikeden Building 12-5, Shimbashi 2-chome, Minato-k, Tokyo 04, 〒1050004, JP)
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Claims:
 複数本のスチールフィラメントを撚り合わせた層撚り構造を有するストランドが、複数にて撚り合わされてなる複撚り構造のゴム物品補強用スチールコードにおいて、
 コアストランドの最外層シースを構成する最外層シースフィラメントの径dcと、シースストランドの最外層シースを構成する最外層シースフィラメントの径dsとの比dc/dsが、1.05~1.25であることを特徴とするゴム物品補強用スチールコード。
 前記ストランドのうちシースストランドの撚り角が1.4rad以上である請求項1記載のゴム物品補強用スチールコード。
 前記コアストランドの最外層シースを構成する最外層シースフィラメントの撚り方向と、前記シースストランドの撚り方向とが同一である請求項1記載のゴム物品補強用スチールコード。
 前記ストランドを構成する全てのフィラメントの抗張力が3,040N/mm 2 以上である請求項1記載のゴム物品補強用スチールコード。
 前記ストランドを構成するフィラメントの炭素含有量が0.80重量%以上である請求項1記載のゴム物品補強用スチールコード。
 請求項1記載のゴム物品補強用スチールコードを、補強材として用いたことを特徴とする空気入りタイヤ。
Description:
ゴム物品補強用スチールコード よびそれを用いた空気入りタイヤ

 本発明はゴム物品補強用スチールコード よびそれを用いた空気入りタイヤ(以下、単 に「コード」および「タイヤ」とも称する) 関し、詳しくは、空気入りタイヤやコンベ ベルト等の各種ゴム物品の補強用に用いら るゴム物品補強用スチールコードおよびそ を用いた空気入りタイヤに関する。

 一般に、建設車輌用タイヤにおけるカー スプライおよびベルトプライの補強や、コ ベヤベルトの補強に使用されるスチールコ ドには、高い強力が必要とされる。そのた 、これらの用途には、複数本のスチールフ ラメントを撚り合わせたストランドを、さ に撚り合わせてなる複撚り構造のスチール ードが広く使用されている。

 一方で、タイヤについては、近年の環境 題やエネルギーの高効率化に関する要請に えるべく、軽量化、低転がり抵抗化による 燃費化および輸送費の抑制が求められてい 。このため、スチールコードの強力を増加 せる手段として、材質(特に、炭素含有量) 加工法(例えば、減面率)を変えることで、フ ィラメントの強力を高める工夫がなされてい る。

 しかし、フィラメントの抗張力を高める とでコード強力を高める従来の方法は、単 り構造や通常の層撚り構造のスチールコー には有効であるものの、複数本のスチール ィラメントを撚り合わせたストランドから る複撚り構造のスチールコードにおいては 十分有効なものではなかった。これは、か る複撚り構造のコードにおいては、ストラ ド同士またはフィラメント同士の接触状態 影響により、フィラメント強力の上昇分が のままコード強力の上昇に繋がらないため ある。そのため、この問題を解消する目的 、これまでに様々な改良がなされてきてい 。

 複撚り構造のスチールコードの改良に関し 、例えば、特許文献1には、(1+6+12)+6×(1+6+12) らなる7×19構造のゴム補強用スチールコー について、シースストランドにおける最外 のフィラメントの抗張力と、隣接する内層 フィラメントの抗張力とを、特定の比率で 定することにより、高いコード強力を得る 術が開示されている。また、特許文献2には 複撚り構造のゴム物品補強用スチールコー において、ストランドを構成する最外層シ スフィラメントの抗張力を3,040N/mm 2 以下とし、最外層シースフィラメントを除く 全ての内側のフィラメントの抗張力を3,140N/mm 2 以上とすることで、高いコード強力を得る技 術が開示されている。

 さらに、特許文献3には、ストランドを構 成する最外層フィラメントをその内側のフィ ラメントよりも太径として、その先行破断を 回避することにより高いコード強力を得る技 術が開示されており、特許文献4には、スト ンドを構成するフィラメントの抗張力に関 て「ストランドの中心に近い層のフィラメ ト抗張力≧ストランドの中心から遠い層の ィラメント抗張力」と規定するとともに、 トランドの平均抗張力に関して「コードの 心に近い層のストランドの平均抗張力<コ ドの中心から遠い層のストランドの平均抗 力」と規定することにより、フィラメント 先行破断を防止して、高いコード強力を得 技術が開示されている。

特許第3439329号公報(特許請求の範囲等)

特許第3709551号公報(特許請求の範囲等)

再表01/034900号公報(特許請求の範囲等)

特開2005-248373号公報(特許請求の範囲等)

 上記のうち、特許文献2に記載されたスチー ルコードでは、ストランドを構成する最外層 シースフィラメントの抗張力を3,040N/mm 2 以下、最外層シースフィラメントを除くすべ ての内側のフィラメント抗張力を3,140N/mm 2 以上としているが、標準的なストランド構造 である3+9、3+9+15、1+6+12構造では、最外層のシ ースフィラメント本数が半数以上を占めてい る。したがって、これらのストランド構造に おいては、さらなる強力の向上を狙って内層 のフィラメントの強力を10%上げたとしても、 トータルのコード強力としては、その上げ分 の半分の5%以下にしかならないことになる。

 すなわち、フィラメントの抗張力を高めて ード強力を高める従来の方法は、単撚り構 や通常の層撚り構造のスチールコードには 効であり、また、複数本のスチールフィラ ントを撚り合わせたストランドとした複撚 構造のスチールコードにおいても、フィラ ントの抗張力が3,040N/mm 2 以下では有効であるが、それ以上になると、 フィラメントの抗張力の上昇の分だけコード 強力が上昇しないという問題があった。

 また、特許文献3に記載されたスチールコ ードも、実際のタイヤに適用されてきており 、ストランドを構成する最外層フィラメント をその内側のフィラメントよりも太径とする ことによって、製造直後ではその効果は十分 発揮され、高強力のスチールコードを得るこ とができるものである。しかしその一方、長 期にわたり保管された場合や、タイヤ製造時 の熱履歴の影響によって、そのコード強力が 製造直後対比大きく低下してしまうという問 題も生じていた。

 その他、特許文献1や特許文献4に記載さ たスチールコードにおいても、高いコード 力が得られるようになってはいるものの、 外層フィラメントの先行破断の問題が十分 解消されているとはいえなかった。

 即ち、従来の技術では、複撚り構造のス ールコードにおいて、コード強力の更なる 上を図るにあたって生ずる最外層フィラメ トの先行破断の問題を十分に解消しうるも ではなく、より優れた改良技術の実現が求 られていた。

 そこで本発明の目的は、上記従来技術に けるような問題を生じることなく、複撚り 造のスチールコードにおける最外層フィラ ントの先行破断の発生を防止して、コード 力を向上したゴム物品補強用スチールコー 、および、それを補強材として用いた空気 りタイヤを提供することにある。

 本発明者は、上記課題を解決すべく、複 り構造のスチールコードの長期保管やタイ 加硫時の熱履歴の影響も考慮して、そのコ ド強力の改善方法につき鋭意検討した結果 コアストランドの最外層シースを構成する 外層シースフィラメントの径dcと、シース トランドの最外層シースを構成する最外層 ースフィラメントの径dsとの比dc/dsを1.05~1.25 することで、先行破断の原因となるコアス ランドの最外層フィラメントへの接触荷重 よるせん断応力を緩和し、その先行破断を 制することができ、結果としてコード強力 向上を図ることが可能となることを見出し 、本発明を完成するに至った。

 すなわち、本発明のゴム物品補強用スチー コードは、複数本のスチールフィラメント 撚り合わせた層撚り構造を有するストラン が、複数にて撚り合わされてなる複撚り構 のゴム物品補強用スチールコードにおいて
 コアストランドの最外層シースを構成する 外層シースフィラメントの径dcと、シース トランドの最外層シースを構成する最外層 ースフィラメントの径dsとの比dc/dsが、1.05~1. 25であることを特徴とするものである。

 本発明においては、前記ストランドのうち ースストランドの撚り角が1.4rad以上である とが好ましく、前記コアストランドの最外 シースを構成する最外層シースフィラメン の撚り方向と、前記シースストランドの撚 方向とが同一であることが好ましい。また 好適には、前記ストランドを構成する全て フィラメントの抗張力が3,040N/mm 2 以上である。さらに、前記ストランドを構成 するフィラメントの炭素含有量が0.80重量%以 であることも好ましい。

 また、本発明の空気入りタイヤは、上記 発明のゴム物品補強用スチールコードを、 強材として用いたことを特徴とするもので る。

 本発明によれば、上記構成としたことで 複撚り構造のスチールコードの最外層フィ メント同士の接触部における先行破断の発 を抑制することができ、従来に比しコード 力が向上したゴム物品補強用スチールコー を実現することが可能となった。よって、 かる本発明のゴム物品補強用スチールコー を空気入りタイヤの補強材として用いるこ により、重量の軽減、低燃費化および輸送 の抑制をいずれも実現できる空気入りタイ が得られるものである。

本発明の一好適例のゴム物品補強用ス ールコードを示す断面図である。 本発明の一好適例の空気入りタイヤを す拡大部分断面図である。 dc/dsと先行破断率の関係を示すグラフ ある。

 以下、本発明の好適な実施形態について、 面を参照しつつ詳細に説明する。
 本発明のゴム物品補強用スチールコードは 複数本のスチールフィラメントを撚り合わ た層撚り構造を有するストランドが、複数 にて撚り合わされてなる複撚り構造を有す 。

 前述したように、単撚り構造や通常の層撚 構造等の比較的直径の小さなスチールコー は、コード強力が個々のフィラメントの抗 力で決まる。しかし、上記のように、スト ンドを複数本撚り合わせた複撚り構造とし スチールコードの場合、個々のフィラメン の引張り強力の他に、コード引張りによっ ストランド同士が強く接触することが影響 、その接触点でそれぞれの最外層フィラメ トに応力が集中することにより最外層フィ メントの先行的なせん断破壊が生じて、個 のフィラメントの引張り強力の上昇の分だ コード強力を向上できない場合がある。特 、かかる先行破断現象は、せん断破壊し易 抗張力の高いフィラメントにおいてよく現 、殊に抗張力が3,040N/mm 2 以上のフィラメントについては、フィラメン トの抗張力の上昇に従いコード強力の向上は 抑制され、長期にわたる保管やタイヤ製造時 の熱履歴により、むしろ低下してしまう場合 さえある。かかる観点から、本発明は、この ような現象が従来生じていた上記複撚り構造 のスチールコードを対象としている。

 図1に、本発明の一例のゴム物品補強用ス チールコードの断面図を示す。本発明の好適 例としては、図示するような、3本のコアフ ラメント11からなるコアと、その周囲に順次 配置された9本の第1シースフィラメント12か なる第1シースおよび15本の第2シースフィラ ント13からなる第2シースとからなる層撚り 造を有するコアストランド1に、3本のコア ィラメント14からなるコアと、その周囲に順 次配置された9本の第1シースフィラメント15 らなる層撚り構造を有するシースストラン 2を8本撚り合わせ、さらに1本のスパイラル ィラメント16を螺旋巻きに巻き付けた(3+9+15)+ 8×(3+9)+1構造のスチールコードを挙げること できる。なお、スパイラルフィラメント16は 、コードの束を強化するために巻き付けられ るものであるが、本発明においては必須では なく、省略することも可能である。

 本発明においては、図示するように、上 複撚り構造のスチールコードにおいて、コ ストランド1の最外層シースを構成する第2 ースフィラメント13の径dcと、シースストラ ド2の最外層シースを構成する第1シースフ ラメント15の径dsとの比dc/dsが、1.05~1.25であ ことが重要であり、好ましくは1.05~1.20の範 である。これは、先行破断の発生するコア トランドの最外層シースを構成する最外層 ースフィラメントの径dcをシースストランド の最外層シースを構成する最外層シースフィ ラメント径ds対比1.05倍以上太くすることで、 フィラメントの断面積が大きくなり、接触荷 重によりせん断応力が緩和され、その先行破 断を抑制することができ、結果として、これ らフィラメントの抗張力の上昇を、そのまま コード強力の向上に反映させることが可能と なる。但し、1.25倍を超えるほど太くすると んどはシースストランドの最外層シースを 成するフィラメントが先行破断するように り、これらフィラメントの抗張力の上昇を そのままコード強力の向上に反映させるこ ができなくなる。

 また、本発明においては、コードを構成 るストランドのうち、シースストランド2の 撚り角が、好ましくは1.4rad以上、特に好まし くは1.40~1.50radである。これは、シースストラ ンド2の撚り角が、1.4rad未満では、引張荷重 受けたときのコアストランド1の荷重負担お びシースストランド2からの接触荷重が大き くなり、コード強力が著しく低下するためで ある。

 さらに、本発明においては、コアストラ ド1における第2シースフィラメント13の撚り 方向と、シースストランド2の撚り方向とが 同一であることが好ましい。これは、同一 向に撚り合わせることにより、コアストラ ド1の第2シースフィラメント13と、シースス ランド2の第1シースフィラメント15との接触 角が小さくなり、接触面積が増大し、先行破 断が抑制されるためである。

 本発明において特には、上記複撚り構造の チールコードにおいて、各ストランドを構 する全てのフィラメントの抗張力が3,040N/mm 2 以上であることが好ましく、より好ましくは 3,040~4,200N/mm 2 である。フィラメントの抗張力が3,040N/mm 2 未満では先行破断の発生はないので、本発明 を適用する必要が生じない。なお、フィラメ ントの材質としては、炭素含有量が0.80重量% 上であることが好ましい。

 また、本発明のコードにおいては、コア トランド1の最外層シースを構成する最外層 シースフィラメントの径dcとシースストラン 2の最外層シースを構成する最外層シースフ ィラメントの径dsとの関係について上記条件 満足するものであれば、それ以外の、各フ ラメントの具体的な径や撚り方向、撚りピ チ等の条件については、特に制約されるも ではなく、用途に応じて、常法に従い適宜 成することが可能である。

 本発明のゴム物品補強用スチールコード おいては、上述のように、従来の複撚り構 のスチールコードに比べコード強力が向上 ている。したがって、例えば、従来の複撚 構造のスチールコードの代わりに本発明の ードを用い、その複数本を互いに平行に引 揃えてゴムシートに埋設してなるプライを ルトまたはカーカスに適用した建設車両用 空気入りラジアルタイヤにおいては、重量 軽減、低燃費化および輸送費の抑制のいず も図ることが可能となる。

 本発明の空気入りタイヤの好適例として 、例えば、図2に示すような、タイヤサイズ 40.00R57程度の大型のオフロード用ラジアルタ ヤを挙げることができる。図示するタイヤ 、左右一対のビード部にそれぞれ埋設され ビードコア21間にトロイド状に延在する1層 カーカスプライ22と、そのトレッド部23のタ イヤ半径方向外側に配設された6層のベルト24 を備えており、本発明のスチールコードは、 かかるタイヤにおいて、カーカスプライ22の 強材等として好適に適用することができる この場合のカーカスプライ22へのコードの 込み数は、例えば8.0~8.5本/50mmの範囲内、特 8.0本/50mm程度とすることができる。

 本発明の空気入りタイヤは、上記本発明 スチールコードをカーカスプライまたはベ トの補強材として用いるものであればよく それ以外のタイヤ構造の詳細および各部材 材質等については慣用されているものを適 採用することができ、特に制限されるもの はない。

 以下、本発明について、実施例を用いてよ 詳細に説明する。
(実施例1~3、比較例1~8)
 下記表1、2に示す条件に従い、複数本のス ールフィラメントを撚り合わせた層撚り構 を有するストランドが、1+6~9本にて撚り合わ されてなる複撚り構造のゴム物品補強用スチ ールコードを作製した。

 図1に示すスチールコードは、空気入りタ イヤの補強材用途に最適な実施例1のコード あり、コード構造は、(3+9+15)+8×(3+9)+1構造と っている。すなわち、図示する実施例1のス チールコードは、コアストランド1の回りに ースストランド2を8本撚り合わせて、1本の パイラルフィラメント16を螺旋巻きに巻き付 けたものであり、コアストランド1は、3本の アフィラメント11の周りに9本の第1シースフ ィラメント12と15本の第2シースフィラメント1 3とを撚り合わせ、シースストランド2は、3本 のコアフィラメント14の周りに9本の第1シー フィラメント15を撚り合わせたものである。 なお、各フィラメントとしては、炭素含有量 が0.82重量%のものを用いた。

 各実施例および比較例のスチールコード ついて、そのコード破断強力の製造直後の り減り率および加熱後のより減り率につき 価した。ここで、より減り率(%)とは、コー を構成するフィラメントの破断強力の総和 対する、コード破断強力の差を百分率で示 たものである。また、製造直後―加熱後変 率(%)は、製造直後のコード破断強力に対す 145℃×40分での加熱後のコード破断強力の変 化率で表示した。製造直後のより減り率が10% 以下であって、かつ、加熱後のより減り率が 15%以下であれば強力低下が少なく、良好であ るといえる。

 また、コードが全破断する直前に試験機 停止させ、コード内部の各フィラメントの 行破断率を、コアストランド最外層フィラ ント、シースストランド最外層フィラメン およびその他でまとめた結果も、下記の表1 、2中に併せて示す。

 上記表1、2中に示すように、所定の複撚 構造のゴム物品補強用スチールコードにお て、コアストランドの最外層シースを構成 る最外層シースフィラメントの径dcと、シー スストランドの最外層シースを構成する最外 層シースフィラメントの径dsとの比dc/dsが、1. 05~1.25とした実施例1~3においては、製造直後 より減り率が小さく、高いコード強力を実 することができ、また、加熱後のより減り も小さいため、加熱後においてもコード強 の低下が少ないことが確かめられた。

 また、図3は、実施例1~3および比較例1~8に おけるdc/dsと先行破断率の関係を示すグラフ ある。図3に示すように、コードの全破断直 前のコード内部のフィラメント先行破断率を 見ると、dc/dsが1.00以下ではコアストランド最 外層フィラメントがほとんどであるが、1.30 上では他のフィラメントが先行破断するよ になる。高いコード強力を得るためには、 行破断が特定のフィラメントに集中しない とが重要であり、dc/dsが1.05~1.25の領域が良い ことがこのグラフからもわかる。

1 コアストランド
2 シースストランド
11 コアストランド コアフィラメント
12 コアストランド 第1シースフィラメント
13 コアストランド 第2シースフィラメント( 外層シースフィラメント)
14 シースストランド コアフィラメント
15 シースストランド 第1シースフィラメン (最外層シースフィラメント)
16 スパイラルフィラメント
21 ビードコア
22 カーカスプライ
23 トレッド部
24 ベルト
dc コアストランドの最外層シースフィラメ ト径
ds シースストランドの最外層シースフィラ ント径